Задача №14

Определить необходимую площадь поверхности нагрева теплообменного аппарата типа водовоздушного рекуператора для обеспечения степени утилизации теплоты сточных вод, равной 1. Сточная вода используется для предварительного нагревания дутьевого (приточного) воздуха. Поверхность нагрева выполнена в виде коридорного пучка оребренных труб. Наружный диаметр труб d = 17 мм; толщина стенки трубы δ = 6 мм; рабочая длина L = 5,7 м; диаметр круглых ребер

D = 31 мм; толщина ребра δP = 0,8 мм; cтепень оребрения ψ = 8,7; гидравлический диаметр.

d_Э = 5,2 мм. Теплопроводность материала ребра λ = 121 Вт/м К. Вода движется по трубам, воздух – в межтрубном пространстве. Число ходов греющего теплоносителя z = 10. Термическим сопротивлением стенки и гидравлическим сопротивлением при повороте воды в трубах пренебречь. Мощность, затрачиваемая на прокачку воды по трубам, не должна превышать 65 Вт.

Скорость воздуха принять равной 10 м/с. Начальную температура воды t₂’ = 54 °C, воздуха t₁’= 11°C; расход воды G₂ = 0,70 кг/с, воздуха G₁ = 0,8 кг/с.

Решение

1. Температура воздуха на выходе из аппарата при эффективности теплообменника.

55 °C

2. Средняя температура воздуха.

3. Теплофизические свойства воздуха при

0,705

4. Тепловая мощность аппарата

* 1005 * (55-11) = 35376 Вт

5. Температура греющего теплоносителя (воды) на выходе из аппарата.

Здесь теплоемкость воды взята при средней температуре воды 48

Проверяем значение средней температуры воды.

Оно близко к ранее принятому, поэтому окончательно

6. Теплофизические свойства воды при

7. Мощность, затрачиваемая на прокачку воды по трубам с внутренним диаметром d₂и длиной L, может быть рассчитана по формуле:

где η = 0,65 – КПД насоса; ∆Р=ξρ₂W₂L/2 d₂∆Р–гидравлическое сопртивление.

м/с

8. Число Рейнольдса для воды

т.е. соответствует развитому турбулентному режиму течения.

9. Число Нуссельта при турбулентном течении воды в трубе.

10. Коэффициент теплопередачи со стороны воды.

11. Число Рейнольдса для воздуха.

12. Число Нуссельта.

13. Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха

14. Эффективность оребрения:

Эффективная высота круглого ребра